 |
Рекуперация отработанных минеральных кислот
|
|
|
|
Кислоты (серная, соляная, азотная) относятся к широко распро- страненному виду загрязнений производственных сточных вод. Они встречаются не только в стоках специализированных кислотных заво- дов, но и в стоках ряда предприятий, потребляющих большое количе- ство кислот. Это нефтеперерабатывающие заводы, металлообрабаты- вающие и машиностроительные предприятия, заводы по производству нитропродуктов, азотных удобрений, суперфосфата и др. Иногда ки- слоты являются лишь сопутствующими загрязнителями, иногда основ- ными. Устранение кислот, а тем более их регенерация, связано с рядом серьезных затруднений.
Серная кислота широко применяется в промышленности, в связи с чем ее производство предусматривается в комплексе с ее потребите- лями - производством суперфосфатных и сложных удобрений, фос-
форной и соляной кислот, нитропродуктов и др. Наиболее распростра- ненным способом удаления серной, а также соляной, фосфорной ки- слот из сточных вод является нейтрализация их различными нейтрали- зующими агентами - известковым молоком, содой, щелочью, молотым известняком; возможно использование доломитовых фильтров. Однако основным реагентом для нейтрализации кислот является гидроксид кальция, вводимый в виде пушенки или известкового молока, полу- чаемых при гашении товарной извести.
В качестве реагентов для нейтрализации кислых сточных вод гальванических производств, окрасочных и термических отделений различных отраслей машиностроения используются известь, гипохло- рит натрия. Но реагентные методы, позволяя очистить воду от кислот, не возвращают их в производство.
Разработан способ регенерации Н2SО4 с помощью электродиализа в двухкамерном электродиализаторе с анионитовой мембраной. Рас- твор, содержащий серную кислоту, помещается в катодную камеру, в анодную заливается слабый раствор Н2SО4 (рис.18.7).
|
|
|
В процессе электро-
диализа происходит непре- рывный переход ионов SO
2-
4 из катодной камеры в
Рис.18.7. Схема регенерации серной ки- слоты методом электродиализа
анодную, образование и концентрирование в этой камере серной кислоты. Та- ким образом удаляют Н2SО4 из отработанных тра- вильных растворов. Аноды изготовляют из стали. При использовании многока- мерного электродиализато- ра с многократной цирку-
ляцией отработанного раствора можно достичь практически полное извлечение Н2SО4 из раствора, содержащего 40-70 г/л свободной сер- ной кислоты.
Применение метода электродиализа обеспечивает регенерацию азотной и плавиковой кислот из отработанных травильных растворов хромовой кислоты, а также из отработанных растворов, содержащих серную и полифосфорные кислоты, соли железа и др.
На предприятиях черной металлургии наиболее распространено в настоящее время сернокислотное, а в перспективе - солянокислое травление. Регенерация сернокислотных отработанных травильных
растворов (ОТР) обычно производится на вакуумкристаллизационной (купоросной) установке, на которой одновременно с концентрировани- ем раствора происходит кристаллизация железного купороса. На купо- росные установки поступают ОТР, содержащие 5 % Н2SО4 и 25 % FeSО4. Маточный раствор после выделения железного купороса со- держит 6,5-7 % FeSО4 и 14-16 % Н2SО4 и возвращается в процесс трав- ления.
При солянокислом травлении помимо улучшения технологиче- ских показателей (более высокого качества протравленного металла и более высокой скорости травления) значительно улучшаются и эконо- мические показатели за счет регенерации соляной кислоты и получе- ния в товарном виде оксида железа. В общем виде оба процесса могут быть представлены уравнением:
|
|
|
травление
Fe2O3 + 6HCl Û 2FeCl3 + 3H20.
регенерация
Регенерация солянокислых ОТР производится термическим мето- дом на установке в состав которой входят:
1) моечный рекуператор для выпаривания воды из отработанного травильного раствора и получения необходимой его концентрации;
2) печь с четырьмя тангенциально расположенными горелками и тремя соплами для подачи отработанного раствора;
3) спаренный циклон для отсева взвешенных частиц оксида желе-
за;
4) абсорбционная колонна для абсорбции паров соляной кислоты
с помощью подаваемой подкисленной воды из ванны холодной про- мывки непрерывно-травильного агрегата;
5) технологический вентилятор для создания разряжения в систе- ме и выброса в атмосферу продуктов горения газов и паров воды.
Упаренные в моечном рекуператоре (за счет тепла парогазов, от- ходящих из печи) ОТР подаются в печь, в горелки которой поступает коксодоменный газ. В печи при температуре 400-430 оС раствор выпа- ривается. Парогазы проходят последовательно циклон, в котором отде- ляется оксид железа, и моечный рекуператор, а затем поступают в аб- сорбционную колонну, орошаемую промывной водой от ванны холод- ной промывки травильного агрегата. Получаемая при этом соляная ки- слота концентрацией около 200 г/л возвращается в процесс травления.
В качестве материала для оборудования и трубопроводов, сопри- касающихся с солянокислыми растворами, применяют фторопласт-4, полиэтилен, полипропилен, пентапласт. Для перекачивания соляной кислоты используют графитопластовый насос типа ЗХ-9Г.
С целью сокращения количества промывных вод травильных от- делений в последнее время применяются различные варианты проти- воточной каскадной (трех-четырехступенчатой) промывки - погруже- нием, струйная, водовоздушная, комбинированная - обеспечивающие сокращение расхода воды для непрерывного процесса обработки ме- талла в 5-10 раз, а для периодического в 10-100 раз.
|
|
|
